戴继桥
安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司 安徽合肥 230041
摘要：传统的水库地形测绘系统无法实现一体化测量，导致准确率较低。为此，提出了基于点云数据的水库地形一体化测绘技术。设计了整体的硬件测绘结构以及简要介绍了各个硬件设备，阐述了整体流程，采集具体的点云数据，利用坐标转换进行点云数据提取，实现水库地形的一体化测绘。实验验证所设计方法的有效性，结果表明所设计方法可实现水库地形的准确一体化测绘，具有一定的实际应用性能。
关键词：点云数据；水库地形；一体化测绘技术；三维激光扫描
中图分类号：P237文献标识码：A
0引言
水库可以有效调节水流或拦洪蓄水，在干旱和洪涝灾害下起着重要的作用[1]。但由于水库库区地形变化，在维护过程中需要对其进行准确的测绘[2]。目前的水库地形测绘往往分为水上工程和水下工程，工作量较大且这种测量方式无法准确测量所有区域，容易出现难测或者漏测的问题，整体效率较低。而三维激光扫描技术可以有效解决传统测量方法存在的问题，其利用发射激光的方式进行扫描，整个扫描过程中不需碰触到的待测物体，可以快速、大范围地测量待测物体表面的三维坐标，具有测量精度较高的优点。因此，本文提出了利用三维激光扫描形成点云数据的水库地形一体化测绘技术，将其分为硬件设计与软件设计部分，具有不受光线影响、可获取完整待测目标区域数据且获取速度快的优势，以期为水库地形的一体化测绘提供参考。
1 水库地形一体化测绘技术设计
考虑到部分水库区域无法进行实地测量，故所设计的系统需可实现远距离操控，且在不触碰物体的条件下实现测试。一体化测绘系统主要包括地表监测设备、三维激光扫描仪器、测量探头装置、通讯设备以及无线传感器、数据处理模块等。具体的硬件结构流程图如图1所示。
图1 硬件结构流程示意图
其中，地表监测设备置于地面，用于收集激光扫描仪得到的信息数据并传输至数据处理模块，便于后续读取数据与存储；数据处理模块中可以将接收到的点云数据进行时空融合数据，通过编辑、滤波、转换格式以及坐标转换等处理点云数据；多终端可以实现数据的实时监测，
1.1 点云数据采集
本文选用地面型短距离激光扫描仪--Focus 3D三维激光扫描仪，该扫描仪器可以在短时间内利用激光技术生成复杂环境或者复杂几何形状的详细三维图像，安置激光扫描仪间隔为0.5m，具体的仪器参数如表1所示，采用多个三维激光扫描仪以解决部分区域无法有效测量的问题。
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1.2 利用坐标转换的点云数据提取
由于水库地形测绘过程中易受到天气原因或者水库周边环境以及水位升高等原因的影响，可能会导致激光设备无法固定，为此在软件设计过程中考虑到该影响，设计软件能够提取激光点云数据的中心坐标值，手动选取计算中心坐标。设置固定的阈值滤除反射率较低的激光点云数据，确保所选取的点云数据呈现均匀分布状态，由此，点云数据的中心即可作为中心坐标，可表示为：
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由该结果可以看出，所设计方法进行三维激光扫描测绘时得到的数据与实际航测数据基本吻合，证明了所设计结果可以实现准确测绘。
3 结论
为解决目前水库地形测绘中部分区域无法测量导致测量结果不准确的问题，提出了基于点云数据的水库地形测绘技术，实验发现所设计方法可以实现有效测绘，具有较高的准确度。
参考文献：
[1]曹岳飞,高航.船载移动测量在水库地形测绘中的应用探析[J].测绘与空间地理信息,2018,03(v.41;No.227):67-70+74.
[2]方留杨,杨成,杨涛,等.高山峡谷区带状地形图空地一体化测绘方法研究[J].人民长江,2019,050(001):130-135.